A new data set of soil mineralogy for dust-cycle modeling

The mineralogy of airborne dust affects the impact of dust particles on direct and indirect radiative forcing, on atmospheric chemistry and on biogeochemical cycling. It is determined partly by the mineralogy of the dust-source regions and partly by size-dependent fractionation during erosion and transport. Here we present a data set that characterizes the clay and silt-sized fractions of global soil units in terms of the abundance of 12 minerals that are important for dust–climate interactions: quartz, feldspars, illite, smectite, kaolinite, chlorite, vermiculite, mica, calcite, gypsum, hematite and goethite. The basic mineralogical information is derived from the literature, and is then expanded following explicit rules, in order to characterize as many soil units as possible. We present three alternative realizations of the mineralogical maps, taking the uncertainties in the mineralogical data into account. We examine the implications of the new database for calculations of the single scattering albedo of airborne dust and thus for dust radiative forcing.

Biology as an agent of chemical and mineralogical change in soil

Earthworms have a significant impact on the functioning of soils and the processes that occur within them. Here we review our work on the impact of earthworms on soil mineralogy and chemistry, in particular focusing on the contribution of earthworms to mineral weathering and calcium carbonate in soils and the impact that earthworms have on metal mobility at contaminated sites.

Global assessment of soil phosphorus retention potential

Limited availability of P in soils to crops may be due to deficiency and/or severe P retention. Earlier studies that drew on large soil profile databases have indicated that it is not (yet) feasible to present meaningful values for "plant-available" soil P, obtained according to comparable analytical methods, that may be linked to soil geographical databases derived from 1:5 million scale FAO Digital Soil Map of the World, such as the 5 x 5 arc-minute version of the ISRIC-WISE database. Therefore, an alternative solution for studying possible crop responses to fertilizer-P applied to soils, at a broad scale, was sought. The approach described in this report considers the inherent capacity of soils to retain phosphorus (P retention), in various forms. Main controlling factors of P retention processes, at the broad scale under consideration, are considered to be pH, soil mineralogy, and clay content. First, derived values for these properties were used to rate the inferred capacity for P retention of the component soil units of each map unit (or grid cell) using four classes (i.e., Low, Moderate, High, and Very High). Subsequently, the overall soil phosphorus retention potential was assessed for each mapping unit, taking into account the P-ratings and relative proportion of each component soil unit. Each P retention class has been assigned to a likely fertilizer P recovery fraction, derived from the literature, thereby permitting spatially more detailed, integrated model-based studies of environmental sustainability and agricultural production at the global and continental level (< 1:5 million). Nonetheless, uncertainties remain high; the present analysis provides an approximation of world soil phosphorus retention potential.

Selenium cycling in volcanic environments: the role of soils as reactive interfaces

Selenium (Se) is an element with important health implications that is emitted in significant amounts from volcanoes. Attracted by the fertility of volcanic soils, around 10% of the world population lives within 100 km of an active volcano. Nevertheless, the behaviour of Se in volcanic environments is poorly understood. Therefore, the main aim of this thesis is to investigate the role of soils in the Se cycling in volcanic environments. Prior to the geochemical studies, precise and accurate methods for the determination of Se contents, speciation and isotopic signatures were developed. Afterwards, a combination of field studies and lab controlled experiments were performed with soils from two contrasting European volcanic settings: Mount Etna in Sicily (Italy) and Mount Teide in Tenerife (Spain). The results showed a strong link between Se behaviour and soil development, indicating that Se mobility in volcanic soils is controlled by sorption processes and soil mineralogy.

Caracterização mineralógica de Latossolos em diferentes feições do relevo na região de Jaboticabal, SP

Different surface land form expressed by the relief can cause variations in soil properties in different magnitudes, depending mainly on a specific location in the landscape. Therefore, the objective of this study was to make the mineralogical characterization of Oxisols in different relief forms in the region of Jaboticabal, SP. Three trenches were opened in the convex, linear and concave landforms, done morphological description of the soil horizons and collected soil samples for physical, chemical and mineralogical characterization. It was found that the oxidic mineralogy is dependent on the type of landform, with the dominance of goethite on the concave landform and hematite on the linear landform. The desferrific clay minerals exhibited dominance of gibbsite in the concave, compared to convex and linear landforms that were dominated by the kaolinitic mineralogy.

Mineralogia de uma topossequência de solos desenvolvidos de material holocênico da região de Jequitaí, Estado de Minas Gerais

A região da Serra da Onça é localizada no nordeste do Estado de Minas Gerais, no vale formado pelos trabalhos dos rios São Francisco e seus afluentes Jequitaí e Rio das Velhas. Esta região é caracterizada por diversos ciclos erosivos. Uma topossequência representativa da área foi escolhida para este estudo, sendo constituida por 5 perfis de solos desenvolvidos de sedimentos Quaternários. 0 Perfil 1, um Typic Hapleustox, está localizado na superfície mais antiga. Os outros solos estão localizados no sedimento Holocênico, área aluvial do São Francisco. Estes solos são menos intemperizados e classificados como Plíntic Haplustult (Perfil 2), Oxic Plintaquult (Perfil 3); Fluventic Plinthustult (Perfil 4) e Fluventic Argiustol (Perfil 5). Análises mineralógicas foram efetuadas em todas as fraçõs do solo. O Perfil 1 apresenta, em sua fração areia, somente minerais resistentes ao intemperismo, enquanto que nos demais solos, menos intemperizados, ocorrem micas e plagioclásios. Tais minerais aumentam de acordo com a profundidade do solo e também do Perfil 1 ao Perfil 5 menos intemperizado. A caulinita é o mineral de argila dominante na fração argila de todos os solos estudados, com maior concentração no Perfil 1, mais intemperizado. Este mineral tende a decrescer em profundidade e na direção do Perfil 1. Micas, vermiculita e montmorilonita também ocorrem do Perfil 2 ao Perfil 5.

Relação entre fisiografia e solos desenvolvidos de material cenozoico da região do rio Jequitai, MG

É estudado o relacionamento entre a fisiografia e os solos evoluídos a partir de sedimentos cenozóicos, de textura e composição variáveis, depositados sob a ação do rio São Francisco e tributários. A região (vale do rio Jequitai, MG) é caracterizada por um clima sub-úmido, onde o regime de umidade do solo é ústico e o de temperatura isotérmico. Foram coletados 5 pedons dispostos numa topossequência. Na posição mais antiga (pleistocênica), o solo apresenta-se em um estágio de intensa alteração (Typic Haplustox). Os demais solos encontram-se sobre sedimentos holocênicos, compondo a planície aluvial do rio São Francisco e são, mineralogicamente, mais jovens, com horizonte argílico, representado por ultissol e molissol, ocorrência esta pouco comum em situações de planície aluvial recente. No pedon 1 (Typic Haplustox), os minerais primários intemperizáveis inexistem na fração grosseira. O pedon 2 (Plinthic Haplustult) apresenta na fração areia um acréscimo em profundidade de minerais de fácil alteração. Na fração silte, os feldspatos já estão em fase de alteração. Os pedons 3 (Oxic Plintaquult), 4 (Fluventic Plinthustult) e 5 (Fluventic Argiustol) mostram elevadas proporções de minerais primários de fácil alteração (placioclásios calco-sódicos, hornblenda), principalmente nas frações areia e silte. A ocorrência destes minerais associa-se a um processo deposicional recente, aliado às condições de clima e drenagem locais.

Influência de formas do relevo em atributos físicos de um latossolo sob cultivo de cana-de-açúcar

Os atributos físicos do solo variam em função das formas do relevo e sofrem influência da mineralogia da fração argila e do manejo da cultura de cana-de-açúcar, podendo interferir no processo de compactação do solo. Este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o estado dos atributos físicos em diferentes formas do relevo em um Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso sob cultivo de cana-de-açúcar. A área apresenta duas formas de relevo: uma côncava, que ocorre nas posições mais elevadas, e uma linear, constituída pelos segmentos ombro, escarpa, meia encosta e encosta inferior. As amostras de solo foram coletadas durante o ciclo da cultura, nas camadas de 0,00-0,15m, 0,15-0,30m e 0,30-0,45m, para determinação do teor de matéria orgânica e dos seguintes atributos físicos: densidade do solo, porosidade total, macroporosidade, microporosidade, resistência do solo à penetração e teor de água no solo. A mineralogia mais gibbsítica e o maior teor de matéria orgânica, encontrada na forma de relevo côncava e de segmento ombro, proporciona menores valores de densidade do solo, de resistência do solo à penetração e de microporosidade e maiores valores de macroporosidade e de porosidade total do que a mineralogia mais caulinítica, encontrada nos demais segmentos da forma linear.

Fontes de potássio não trocável e potássio total em quatro solos do Estado do Ceará

The mineralogical composition of the soil plow layer (0-20 cm) was analyzed for the following soil suborders (according to the Brazilian soil taxonomy): Neossolo Quartzarênico. Argissolo Vermelho-Amarelo, Cambissolo Háplico and Latossolo Vermelho-Amarelo which samples were collected from different regions of the Ceará State. The present study had the objectives of identifying potential sources of both total and non-exchangeable potassium forms for plants located at the different soil fractions. Then highest content of K occurred in the Cabissolo Háplico soil, including both the total and non-exchangeable K forms. In the Neossolo Quartzarênico. Argissolo Vermelho-Amarelo and Latossolo Vermelho-Amarelo, the highest contents of both forms of potassium were impregnated at the sand fraction. The amount of potassium found in the both sand and silt fractions has its origin in the orthoclase mineral which was detected in the mineralogical analysis. In the clay fractio, the origin of the potassium is illite and a inter-stratified mineral (mica+montmorillonite). As compared with the total content, the amount of non-exchangeable potassium is low for all the four soils. It was more concentrated at clay fraction of the Cambissolo soil. The potassium content sequence in the soil was the following: Cambissolo Háplico > Argissolo Vermelho-Amarelo > Neossolo Quartzarênico > Latossolo Vermelho-Amarelo. The results showed that the distribution of the forms of potassium among the soils differ as a function of the nature of the dominating minerals detected in the mineralogical analysis (illite and orthoclase) which was discussed above.